
【電】 quarte-wave matching section
quarter
【機】 quarter
wavelength
【計】 wave length
【化】 wavelength
【醫】 W. L.; wave length; wavelength
marry; matching; mate
【計】 matching
part; passage; sect; section; segment
【計】 segment
【醫】 piece; sectile; segment; segmentum
四分之一波長匹配段(Quarter-Wavelength Matching Section)是射頻與微波工程中用于阻抗匹配的關鍵結構,其核心原理基于傳輸線理論中波長與阻抗變換的對應關系。以下為漢英對照解析及技術詳解:
術語定義
中文名稱:四分之一波長匹配段
英文釋義:A transmission line segment with electrical length equal to one-quarter of the operating wavelength (λ/4),用于消除阻抗失配引起的信號反射。典型應用場景包括天線饋線系統、濾波器設計與功率放大器輸出級。
物理原理
依據傳輸線理論,當信號通過λ/4線段時,其輸入阻抗Z_in與負載阻抗ZL滿足: $$ Z{in} = frac{Z_0}{Z_L} $$ 其中Z₀為匹配段特性阻抗。該公式源自《微波工程(第四版)》(David M. Pozar著)的傳輸線阻抗變換定理。
設計參數
工程應用
在5G基站陣列天線中,四分之一波長微帶線常用于連接50Ω饋線與120Ω貼片天線單元,實現駐波比(VSWR)<1.5的寬帶匹配(參考IEEE微波理論與技術期刊2023年阻抗匹配特刊)。
材料選擇
現代高頻電路多采用Rogers RO4003C(ε_r=3.55)或FR-4(ε_r=4.3)作為介質基闆,其介電常數穩定性直接影響匹配段相位精度(數據源自《射頻電路設計實戰寶典》)。
四分之一波長匹配段(Quarter-Wave Matching Section)是射頻工程中用于實現阻抗匹配的一種傳輸線結構,其核心原理基于傳輸線在特定波長下的阻抗變換特性。以下是詳細解釋:
四分之一波長匹配段是一段長度為信號波長四分之一($lambda/4$)的傳輸線,其特征阻抗經過特殊設計,用于連接兩個不同特征阻抗的傳輸線或負載,以實現阻抗匹配。
假設需将$100 Omega$負載匹配到$50 Omega$傳輸線,則四分之一波長段特征阻抗應設計為: $$ Z_0 = sqrt{50 cdot 100} approx 70.71 Omega $$ 此時,匹配段将負載$100 Omega$轉換為輸入端的$50 Omega$,實現阻抗匹配。
四分之一波長匹配段通過阻抗變換特性解決傳輸線與負載間的失配問題,廣泛應用于天線、微波電路等場景,但需注意其單頻特性和負載類型限制。
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